CAN cu reactie

CAN cu reactie.

Can cu reactie functioneaza pe baza compararii succesive a marimii semnalului de intrare cu o tensiune de referinta variabila, obtinuta prin conversia digital-analogica a marimii numerica (momentana) de la iesire. Prin urmare, in bucla de reactie exista un convertor D/A (DAC) si un registru care furnizeaza la iesire cuvantul binar. Exista mai multe variante constructive de CAN cu reactie, diferentele dintre ele fiind datorate registrului de control.

a).  CAN cu reactie prin metoda numaratorului.

La acest tip de CAN, se foloseste ca registru un numarator (unidirectional), la care se aplica un semnal de tact prin intermediul unei porti comandate de iesirea comparatorului. La fiecare inceput de ciclu de conversie, numaratorul este adus in starea zero, dupa care incepe sa numere in sens direct, ducand la cresterea in trepte a tensiunii de referinta variabila de la iesirea DAC. Numararea continua pana la depasirea de catre tensiunea de referinta a marimii tensiunii de la intrare. Acest moment este sesizat de comparator, care intrerupe numararea (prin blocarea semnalului de tact) si in acelasi timp senmaleaza sfarsitul conversiei. Numarul binar continut in acel moment in numarator reprezinta rezultatul conversiei. Principiul si formele de unda ale semnalelor sunt prezentate in fig.5.8a,b.

b)

a)

Acest tip de CAN are avantajul unei scheme simple si ieftine, dar prezinta dezavantajul unei viteze mici de conversie, mai ales pentru valori U_i mari, datorita necesitatii efectuarii comparatiei la nivelul unui bit LSB.

Fig. 5.8. CAN cu reactie prin metoda numaratorului: a) schema; b) diagrama semnalelor.

b). CAN cu reactie prin metoda conversiei continue (cu urmarire).

a)

b)

Fata de structura prezentata anterior, acest CAN utilizeaza un numarator reversibil, ceea ce permite, in limitele performantelor de viteza, urmarirea de catre convertor a tensiunii de intrare (fig.5.9a,b). La inceput, numaratorul este in stare zero, dupa care se incrementeaza continutul pana la sesizarea, de a) 

Fig.5.9. CAN cu reactie cu urmarire: a) schema; b) diagrama semnalelor.

catre comparator a depasirii tensiunii de intrare de catre tensiunea de referinta. In acest moment, in numarator se gaseste rezultatul conversie si in acelasi timp se comanda decrementarea continutului numaratorului, ceea ce se intampla pana la momentul in care tensiunea de referinta scade sub valoarea tensiunii de intrare. In acest fel, iesirea CAN urmareste variatiile tensiunii de intrare. O situatie deosebita apare in cazul in care tensiunea de intrare este constanta si cand urmarirea ei se face printr-o oscilare a tensiunii de reactie, corespunzator unei valori de 1 bit (±1/2 LSB). Pentru depasirea acestei situatii se poate utiliza un comparator cu prag, latimea pragului fiind egala cu 1 LSB.

c). CAN cu reactie cu registru cu aproximatii succesive.

Acest tip de CAN este unul dintre cele mai folosite, atat in aplicatiile de viteza cat si in cele de rezolutie ridicata. In bucla de reactie se foloseste un

Fig.5.10. CAN cu reactie cu registru cu aproximatii succesive.

a) schema circuitului; b) exemplu de conversie cu aproximatii succesive.

circuit logic de control special, registrul cu aproximatii succesive (fig.5.10a). La inceputul conversiei, registrul este in starea 0. Dupa primul impuls de tact, in registru se inscrie bitul cel mai semnificativ (MSB), care reprezinta un numar care se aplica si la intrarile DAC. Tensiunea de referinta de la iesirea DAC se compara cu tensiunea de intrare si va produce la iesirea comparatorului un semnal (1 sau 0) care se aplica registrului. Functie de rezultatul comparatiei (valoarea 1 sau 0), se pastreaza sau nu MSB. Se va incarca apoi urmatorul bit si se repeta secventa de mai sus pana la bitul LSB. La sfarsitul operatiei (verificarea tuturor bitilor), in registru se va afla cuvantul binar corespunzator tensiunii analogice de la intrarea CAN (fig.5.10b, in care U_cal reprezinta tensiunea capatului de scara al DAC).

Observatie: Referitor la convertoarele A/N cu reactie prezentate, se face precizarea ca circuitele logice de comanda pot fi inlocuite cu un µP, ramanand ca circuite specifice comparatorul si convertorul D/A. In acest mod, CAN poate fi configurat prin program sa functioneze in una din variantele prezentate, functie de cerintele de precizie si viteza ale aplicatiei.